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1、P1数字孪生水利工程应用实践钟桂良中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司2023年6月P2目录CONTENTS公司简介01数字孪生02数孪实践03心得体会04P3P3公司简介1P4公司简介成立于1950年,注册资本金42亿成都院是中国电建集团十大特级子企业之一核心业务:水、能、砂、城、数2 名院士3 名国家勘察大师18名省级勘察大师6200余人高端人才团队中国电建城市规划院中电建运河建设发展公司5个国家级研发机构、11个省级研发中心综合能力综合能力多年稳居“全国勘察设计综合实力百强单位”中国承包商和工程设计企业TOP60强P5公司资质四综甲 成都院目前拥有四十三项企业资质证书勘察、设计、咨询、
2、监理传统业务板块已达最高等级施工总承包壹级资质水利水电、市政工程、电力工程P6数字业务水水利利数数字字化化产产业业链链合同体量大,利润高,竞争非常激烈传统IT公司、互联网公司、工程设计院软件工程与系统集成规划设计咨询合同体量较小,利润差异较大,竞争激烈国家队研究院、工程设计院、流域委设计院、省院、高校机房大屏服务器水质监测智慧灯杆建管系统调度系统建设方业主专业软件产品业务系统开发系统运维IT基础设施专业硬件产品P7P7数字孪生2P8数字化趋势数字化业务的发展,既有政策导向,亦是技术进步与行业需求推动。政策导向政策导向从互联网+到数字中国云大物移智技术突破安全、合规、高效行业需求行业需求技术进步
3、技术进步P9数字孪生2021年6月“数字孪生流域”首次正式提出。数字孪生流域是以物理流域为单元、时空数据为底座、水利模型为核心、水利知识为驱动,对物理流域全要素和水利治理管理活动全过程进行数字映射、智能模拟、前瞻预演,与物理流域同步仿真运行、虚实交互、迭代优化,实现对物理流域的实时监控、发现问题、优化调度的新型基础设施。20世纪60年代美国航天“阿波罗计划”,主要是在太空和地面同步运行两个几乎完全相同的航天器,从而通过检查地面航天器的状态辅助处理太空航天器遇到的紧急事件。2003年迈克尔格里夫斯(Michael Grieves)教授在美国密歇根大学的课堂上提出数字孪生的设想并随后将其应用于制造
4、业。2010年美国国家航空航天局(NASA)的技术报告中正式使用了“数字孪生”一词。P10智慧水利与数字孪生水利智慧水利李国英部长将推进智慧水利建设作为推动新阶段水利高质量发展的六条实施路径之一,并将智慧水利作为新阶段水利高质量发展的显著标志。数字孪生水利水利部提出建设数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生水利工程及数字孪生灌区,实现“四预”目标。主线:数字化、网络化、智能化路径:数字化场景、智慧化模拟、精准化决策国家“十四五”规划纲要明确提出“构建智慧水利体系,以流域为单元提升水情测报和智能调度能力”P11数字孪生三要素算据算力算法基础基础数据、监测数据、业务管理数据、跨行业共享数据支撑计算资
5、源、存储资源、网络通信资源、会商环境关键水利专业模型、智能识别模型、可视化模型P12模拟仿真引擎GIS引擎游戏引擎光影渲染动态特效物理模拟空间分析数据管理地图服务平台化服务可看有实空间分析结果映射推送空间边界条件输入专业业务系统统一空间数据中台化管理统一空间服务平台化建设专业模型计算结果四预业务应用P13四预功能对各类水管理要素进行预测预报,为预警工作赢得先机。预报基础确定工程调度运用、非工程措施和组织实施方式,确保预案的可操作性。对各类危害及次生灾害的预警信息指导水利工作一线,为启动预演提供指引。预警前哨对历史进行复演,对设计、规划或未来预报进行模拟仿真,科学制定和优化调度方案。预演关键预案
6、目标P14数据安全完善水利网络安全体系,通过优化管理和先进技术的双轮驱动,增强关建信息基础设施和重要数据安全防护能力,确保数字孪生水利运行安全。明确重要数据目录明确重要数据目录地理信息保密处理地理信息保密处理密码安全防护技术密码安全防护技术网络安全防护技术网络安全防护技术P15P15数孪实践3P16数字孪生青衣江01.构建数字化场景L1-L2级流域重点河段数字底板建设L3级十座重点小水电工程底板建设数字底板融合与物理世界场景映射02.开展智慧化模拟流域水利专业模型可视化模型及仿真引擎省级河湖监管知识平台03.支撑精准化决策河湖长制与河湖监管小水电生态流量监管列入数字孪生流域建设先行先试应用案例
7、推荐名录P17数字孪生青衣江高分辨率 DOM、高精度倾斜摄影/点云、水下地形电站BIM模型 数据底板建设数据资源汇聚治理L1-L3级数孪底板基础数据与底板融合数据库设计建设 场景构建与仿真引擎GIS+BIM深度融合河湖监管场景构建生态流量监管场景构建GIS引擎与游戏引擎P18数字孪生青衣江洪水演进模型分析知识图谱四预应用(预演可视化)水利专业模型 知识平台建设河湖管理风险预测模型生态流量模型河湖健康评价模型河湖长制管理知识库生态流量管理知识库 四预与业务应用河湖长制及河湖管理系统农村水利水电应用系统P19数字孪生小浪底02.开展智慧化模拟01.构建数字化场景03.支撑精准化决策“三对标一规划”
8、推进智慧水利建设自然地理、干支流水系、水利工程、经济社会信息对物理工程进行全要素数字化映射动态实时信息交互、深度融合,保持同步性、孪生性集成耦合多维多时空要素高保真数学模型构建模拟仿真平台防洪调度泥沙淤积大坝安全列入数字孪生流域建设先行先试应用案例推荐名录P20数字孪生小浪底3套规范一个平台统一服务确定空间数据管理标准 数字孪生小浪底空间数据服务发布管理规范;数字孪生小浪底空间数据库结构设计说明文档;数字孪生小浪底服务使用共享管理办法。构建空间数据GIS中台搭建满足管理需要的GIS中台,提供丰富、多样、实用、创新的空间计算分析服务能力。提供空间数据服务接口 基于管理规范,构建统一标准的空间数据
9、服务体系,支撑防汛调度、库区管理等专业应用地图服务需求。132GIS平台服务P21数字孪生小浪底效果与能力兼顾的仿真模拟引擎多 维 数 据 的 一 体 呈 现统 一 空 间 信 息 中 台 赋 能颜 值 与 内 涵 的 深 度 融 合P22数字孪生小浪底工程安全、防汛调度、库区管理、发电运行、综合决策五大核心业务应用,建成具有“四预”功能的数字孪生小浪底工程安全模块在工程安全监测等已有系统基础上,全面接入监测数据,进行整编分析,构建工程安全分析模型,针对水利工程结构特点、安全隐患与薄弱环节,完成安全性态预测、安全风险预警、安全状态预演、安全处置预案功能,实现工程安全预报、预警、预演、预案。防汛
10、调度模块项目突出预报、预警、预演、预案等重点环节,构建数字化场景,强化超前精准预报、灾害预警通报、调度模拟预演、预案优化修正等,支撑防汛调度,提升工程多目标调度效益。综合决策模块实现工程运行管理信息化的查询统计、门户等已有系统功能的基础上,强化工程全景可视化平台、全场景专题调用等功能,统筹工程安全、防汛调度、库区管理、发电运行等功能,支持综合决策。库区管理模块突出库区管理业务环节之间的互联互通、数据共享、业务协同。各功能模块基于工程三维可视化模型为数据载体,进一步深化数据信息分类管理与展示功能,充分挖掘分析数据信息,为库区管理决策制定提供智慧化辅助。P23亭子口灌区智能建造工业技术信息技术工程
11、管理技术专业协作深度融合数字赋能协同办公需求精细化管理需求工程降本增效需求辅助决策需求1平台+N 数字化场景 应用模式P24亭子口灌区智能建造数字展厅:创建亭子口数字孪生场景,集成亭子口智能建造平台的业务数据,采用高端的硬件设备建立亭子口灌区一期工程III标总承包项目部数字展厅,打造对外宣传展示和对内教育培训的“双中心”。P25亭子口灌区智能建造最大日访问量 9009次施工局培训总包项目部培训建设方探讨平台已纳入1000余个综合管理流程施工约30个工作面,采集超1400份日报系统覆盖了参建各方各类建设与管理人员最大同时在线人数 55人P26P26心得体会4P27心得体会数字孪生项目成败取决于业务理解、技术的融合以及负责到底的态度。数字孪生平台建设的重点,是空间对象与模型算法与业务应用的有机结合。可视化的关键是如何让应用落到实处,而不是空谈可视化。GIS赋予孪生平台空间能力,含空间数据管理、呈现、分析能力。水利水电行业,信息化已作为单独章节进入设计编规,市场空间巨大。工作协调方面,相关单位需要按照职责分工进行共建,按照业务履职需要开展共享。P28Thank You All!